Effiziente und präzise Feuchtekonditionierung von Pulvern zur Untersuchung von Prozessverhalten

Je nach Umgebungsbedingungen (Temperatur, relative Luftfeuchte) nehmen Feststoffe Wasserdampf aus der Umgebungsluft auf oder geben Feuchtigkeit an die Atmosphäre ab. Feuchtegehalt und Wasseraktivität eines Stoffes bestimmt maßgeblich Eigenschaften wie Fließfähigkeit, Kompaktierbarkeit, Verbackungsneigung, Stabilität (Phasentransformation, Haltbarkeit) und Verarbeitbarkeit im Prozess.
Beim Tablettieren beispielsweise beeinflusst der Feuchtegehalt einer Tablettiermischung, wie gut diese vom Füllschuh in die Matrize fließt. Schlechte Fließfähigkeit führt zu unerwünschten Masseabweichungen der hergestellten Tabletten. Beim Verpressen wirkt sich der Feuchtegehalt auf die Festigkeit der Tabletten aus. Sowohl ein zu geringer als auch ein zu hoher Feuchtegehalt resultiert in nicht ausreichend stabilen Tabletten.

Bedingt durch die individuelle Komplexität von Feststoffen (Zusammensetzung, Partikelgröße, Partikelform) kann das Verhalten im Prozess bei unterschiedlichen Feuchtegehalten bisher kaum vorhergesagt werden und ist durch Experimente zu bestimmen. Ein wesentlicher Schritt hierbei und Voraussetzung für erfolgreiche Versuche ist eine vorherige, effiziente und präzise Feuchtekonditionierung des Versuchsmaterials auf einen bestimmten Feuchtegehalt oder Wasseraktivität.
Die auch heute noch am häufigsten eingesetzte Methode ist die zeitaufwendige Lagerung der Versuchsmaterialien in Klimaschränken. Bei konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit werden die Proben über mehrere Tage bis zum Erreichen eines Gleichgewichtszustandes konditioniert. Dieser Gleichgewichtszustand kann allerdings, wenn überhaupt, nur bedingt durch regelmäßige Entnahme und Wiegen der Proben bestimmt werden. Um zu gewährleisten, dass der Gleichgewichtszustand erreicht wurde, werden die Materialien in der Regel deutlich länger als nötig konditioniert.

Im Forschungsvorhaben wird ein innovatives Konzept, basierend auf einer dynamischen Schüttung, zur effizienten (Stunden anstatt Tage) und präzisen (Bestimmung des Gleichgewichtszustandes) Feuchtekonditionierung von Pulvern und Granulaten umgesetzt.